公布日：2023.11.17
申请日：2022.05.10
分类号：C02F3/10(2006.01)I;C02F3/34(2006.01)I;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明提供一种污水深度脱氮反应器，涉及污水处理技术领域。该污水深度脱氮反应器，包括深度脱氮反应器设备本体和中控系统，所述深度脱氮反应器设备本体底部设置有配水系统，所述深度脱氮反应器设备本体下部内侧固定连接有固化载体微生物发生器，所述承托层顶端设置有组合式填料，所述深度脱氮反应器设备本体顶端固定连接有环形出水堰。通过布水器和顶部为锯齿状的环形出水堰对水体进行整流，在深度脱氮反应器设备本体底部和顶部分别形成布水区和清水区，优化水利结构，降低脱氮反应器承受的冲击负荷，通过环状缓冲条和环形挡板对污水进行缓冲，降低环状载体内微生物母体受到的冲击，反应器脱氮均匀性好，出水水质有保障。
权利要求书
1.一种污水深度脱氮反应器，包括深度脱氮反应器设备本体(1)和中控系统(8)，其特征在于：所述深度脱氮反应器设备本体(1)底部设置有配水系统(2)，所述深度脱氮反应器设备本体(1)下部内侧固定连接有固化载体微生物发生器(3)，所述固化载体微生物发生器(3)上侧设置有承托层(4)且承托层(4)固定连接在深度脱氮反应器设备本体(1)的内侧，所述承托层(4)顶端设置有组合式填料(5)，所述深度脱氮反应器设备本体(1)顶端固定连接有环形出水堰(6)，所述配水系统(2)与碳源投加系统(7)连通，所述深度脱氮反应器设备本体(1)与排水系统(9)连通；所述固化载体微生物发生器(3)包括环形管(301)和环状缓冲条(305)，所述环形管(301)内侧设置有环状载体(302)，所述环形管(301)底部设置有环形开口(303)，所述环形开口(303)的内外两侧均设置有环形挡板(304)，所述中控系统(8)包括控制器(801)，所述控制器(801)通过无线信号与第一硝酸根离子传感器(802)、第一亚硝酸根离子传感器(803)、第一COD传感器(804)、第二硝酸根离子传感器(805)、第二亚硝酸根离子传感器(806)和第二COD传感器(807)相连。
2.根据权利要求1所述的一种污水深度脱氮反应器，其特征在于：相邻的所述环形管(301)通过连杆相连，多个所述环形管(301)的中心线呈圆形，多个所述环形管(301)的中心线共面且同心，相邻的环形管(301)的中心线的半径之差相等，最外侧所述环形管(301)通过连杆与深度脱氮反应器设备本体(1)相连，所述环状载体(302)内部设置有微生物母体，所述环形挡板(304)固定连接在环形管(301)的底部，所述环形挡板(304)的横截面呈圆弧形，所述环状缓冲条(305)通过连杆固定连接在环形管(301)的内部，所述环形管(301)的顶部和承托层(4)的内部均设置有均匀分布的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种污水深度脱氮反应器，其特征在于：所述配水系统(2)包括供水管(201)和布水器(205)，所述供水管(201)与污水提升泵(202)连通，所述污水提升泵(202)的出水口连通有第一止回阀(203)，所述第一止回阀(203)的顶端固定连接有进水管(204)，所述进水管(204)与布水器(205)连通，所述进水管(204)贯穿深度脱氮反应器设备本体(1)的底壁，所述布水器(205)固定连接在深度脱氮反应器设备本体(1)的内侧底端，所述深度脱氮反应器设备本体(1)的高度为13～16m，所述深度脱氮反应器设备本体(1)的直径为2.5～3.5m。
4.根据权利要求1所述的一种污水深度脱氮反应器，其特征在于：所述碳源投加系统(7)包括碳源罐(701)和第三止回阀(706)，所述碳源罐(701)底部连通有出料阀(702)，所述出料阀(702)的左端与两个计量泵(703)连通，所述计量泵(703)的出水口连通有第二止回阀(704)，所述第二止回阀(704)的顶端连通有质量流量计(705)，所述第三止回阀(706)的右端与两个质量流量计(705)连通，所述第三止回阀(706)的左端与进水管(204)连通，所述第三止回阀(706)固定连接在深度脱氮反应器设备本体(1)的底端。
5.根据权利要求1所述的一种污水深度脱氮反应器，其特征在于：所述排水系统(9)包括集水罩(901)和排水管(905)，所述集水罩(901)的底部连通有三通阀(902)，所述三通阀(902)的右端连通有蓄水罐(903)，所述蓄水罐(903)内侧顶端设置有液位计(904)，所述三通阀(902)的底端与排水管(905)连通。
6.根据权利要求5所述的一种污水深度脱氮反应器，其特征在于：所述集水罩(901)固定连接在深度脱氮反应器设备本体(1)的顶部外侧，所述环形出水堰(6)设置在集水罩(901)的内部，所述环形出水堰(6)的上部呈锯齿状。
7.根据权利要求1所述的一种污水深度脱氮反应器，其特征在于：所述第一硝酸根离子传感器(802)、第一亚硝酸根离子传感器(803)和第一COD传感器(804)均设置在深度脱氮反应器设备本体(1)的底部内侧，所述第二硝酸根离子传感器(805)、第二亚硝酸根离子传感器(806)和第二COD传感器(807)均设置在深度脱氮反应器设备本体(1)的顶部内侧，所述控制器(801)通过无线信号与污水提升泵(202)、出料阀(702)、计量泵(703)、质量流量计(705)、三通阀(902)和液位计(904)相连。
8.根据权利要求1所述的一种污水深度脱氮反应器，其特征在于：所述微生物母体的培养方法包括以下步骤：S1.微生物驯化将反硝化菌接种至装有去离子水的培养皿A中，将厌氧氨氧化菌接种至装有去离子水的培养皿B中，将脱氮硫杆菌接种至装有去离子水的培养皿C中，不向培养皿A、培养皿B和培养皿C中加入任何营养物质，使反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌进入休眠状态，7～10d后，将培养皿A中的反硝化菌接种至多个装有DM培养基的培养瓶A中，将培养皿B中的厌氧氨氧化菌接种至多个装有MSF培养基的培养瓶B中，将培养皿C中的脱氮硫杆菌接种至多个装有脱氮硫杆菌标准培养基的培养瓶C中，向培养瓶A、培养瓶B和培养瓶C中加入污水处理厂中的含氮污水，并将多个培养瓶A、培养瓶B和培养瓶C放置在厌氧工作站内进行厌氧培养，36～42h后，从多个培养瓶A、培养瓶B和培养瓶C中筛选出长势良好的反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌；S2.共生培养将污水处理厂中的含氮污水加入多个培养瓶D中，向每个培养瓶D中接种S1中长势良好的反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌，并向培养瓶D中加入有机碳源及碳酸盐，进行共生培养，48～54h后，挑选出反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌均长势良好的培养瓶D，以该培养瓶D中的反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌接种至装有污水处理厂中的含氮污水、有机碳源和碳酸盐的培养罐内进行扩繁培养，3～5d后得到微生物母体。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种污水深度脱氮反应器，解决了脱氮反应器出水水质欠佳和碳源投加精准度不足的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种污水深度脱氮反应器，包括深度脱氮反应器设备本体和中控系统，所述深度脱氮反应器设备本体底部设置有配水系统，所述深度脱氮反应器设备本体下部内侧固定连接有固化载体微生物发生器，所述固化载体微生物发生器上侧设置有承托层且承托层固定连接在深度脱氮反应器设备本体的内侧，所述承托层顶端设置有组合式填料，所述深度脱氮反应器设备本体顶端固定连接有环形出水堰，所述配水系统与碳源投加系统连通，所述深度脱氮反应器设备本体与排水系统连通；
所述固化载体微生物发生器包括环形管和环状缓冲条，所述环形管内侧设置有环状载体，所述环形管底部设置有环形开口，所述环形开口的内外两侧均设置有环形挡板，所述中控系统包括控制器，所述控制器通过无线信号与第一硝酸根离子传感器、第一亚硝酸根离子传感器、第一COD传感器、第二硝酸根离子传感器、第二亚硝酸根离子传感器和第二COD传感器相连。
优选的，相邻的所述环形管通过连杆相连，多个所述环形管的中心线呈圆形，多个所述环形管的中心线共面且同心，相邻的环形管的中心线的半径之差相等，最外侧所述环形管通过连杆与深度脱氮反应器设备本体相连，所述环状载体内部设置有微生物母体，所述环形挡板固定连接在环形管的底部，所述环形挡板的横截面呈圆弧形，所述环状缓冲条通过连杆固定连接在环形管的内部，所述环形管的顶部和承托层的内部均设置有均匀分布的通孔。
优选的，所述配水系统包括供水管和布水器，所述供水管与污水提升泵连通，所述污水提升泵的出水口连通有第一止回阀，所述第一止回阀的顶端固定连接有进水管，所述进水管与布水器连通，所述进水管贯穿深度脱氮反应器设备本体的底壁，所述布水器固定连接在深度脱氮反应器设备本体的内侧底端。
优选的，所述碳源投加系统包括碳源罐和第三止回阀，所述碳源罐底部连通有出料阀，所述出料阀的左端与两个计量泵连通，所述计量泵的出水口连通有第二止回阀，所述第二止回阀的顶端连通有质量流量计，所述第三止回阀的右端与两个质量流量计连通，所述第三止回阀的左端与进水管连通，所述第三止回阀固定连接在深度脱氮反应器设备本体的底端，所述深度脱氮反应器设备本体的高度为13～16m，所述深度脱氮反应器设备本体的直径为2.5～3.5m。
优选的，所述排水系统包括集水罩和排水管，所述集水罩的底部连通有三通阀，所述三通阀的右端连通有蓄水罐，所述蓄水罐内侧顶端设置有液位计，所述三通阀的底端与排水管连通。
优选的，所述集水罩固定连接在深度脱氮反应器设备本体的顶部外侧，所述环形出水堰设置在集水罩的内部，所述环形出水堰的上部呈锯齿状。
优选的，所述第一硝酸根离子传感器、第一亚硝酸根离子传感器和第一COD传感器均设置在深度脱氮反应器设备本体的底部内侧，所述第二硝酸根离子传感器、第二亚硝酸根离子传感器和第二COD传感器均设置在深度脱氮反应器设备本体的顶部内侧，所述控制器通过无线信号与污水提升泵、出料阀、计量泵、质量流量计、三通阀和液位计相连。
优选的，所述微生物母体的培养方法包括以下步骤：
S1.微生物驯化
将反硝化菌接种至装有去离子水的培养皿A中，将厌氧氨氧化菌接种至装有去离子水的培养皿B中，将脱氮硫杆菌接种至装有去离子水的培养皿C中，不向培养皿A、培养皿B和培养皿C中加入任何营养物质，使反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌进入休眠状态，7～10d后，将培养皿A中的反硝化菌接种至多个装有DM培养基的培养瓶A中，将培养皿B中的厌氧氨氧化菌接种至多个装有MSF培养基的培养瓶B中，将培养皿C中的脱氮硫杆菌接种至多个装有脱氮硫杆菌标准培养基的培养瓶C中，向培养瓶A、培养瓶B和培养瓶C中加入污水处理厂中的含氮污水，并将多个培养瓶A、培养瓶B和培养瓶C放置在厌氧工作站内进行厌氧培养，36～42h后，从多个培养瓶A、培养瓶B和培养瓶C中筛选出长势良好的反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌；
S2.共生培养
将污水处理厂中的含氮污水加入多个培养瓶D中，向每个培养瓶D中接种S1中长势良好的反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌，并向培养瓶D中加入有机碳源及碳酸盐，进行共生培养，48～54h后，挑选出反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌均长势良好的培养瓶D，以该培养瓶D中的反硝化菌、厌氧氨氧化菌和脱氮硫杆菌接种至装有污水处理厂中的含氮污水、有机碳源和碳酸盐的培养罐内进行扩繁培养，3～5d后得到微生物母体。
工作原理：通过配水系统和碳源投加系统向深度脱氮反应器设备本体内分别泵入污水和碳源，通过固化载体微生物发生器配合组合式填料对污水进行脱氮处理，通过排水系统对环形出水堰处排出的水体进行转移，通过中控系统对污水脱氮进程进行监控调节，污水提升泵将供水管内的污水导入进水管内，打开出料阀，计量泵将碳源罐内的碳源导入进水管内，污水与碳源混合后沿进水管向上进入布水器，布水器将污水和碳源均匀分布在深度脱氮反应器设备本体内，污水和碳源在深度脱氮反应器设备本体内从下向上运动，固化载体微生物发生器向上产生微生物，微生物母体产生的微生物通过多个环形管和承托层上的通孔均匀进入组合式填料，组合式填料内的微生物对污水进行脱氮处理，经过脱氮处理的水体从环形出水堰处溢出至集水罩，三通阀左右两端导通，底端闭合，从集水罩流出的水体经过三通阀进入蓄水罐内，液位计配合控制器对蓄水罐内的液位高度进行检测，若液位上升至上限阈值，则三通阀的左端和底端导通，右端闭合，水体从排水管排出，若蓄水罐内的液位下降至下限阈值，则三通阀左右两端再次导通，底端再次闭合，污水经过固化载体微生物发生器的过程中，通过环状缓冲条和环形挡板对污水进行缓冲，降低环状载体内微生物母体受到的冲击，脱氮处理过程中，控制器通过第一硝酸根离子传感器、第一亚硝酸根离子传感器和第一COD传感器以及第二硝酸根离子传感器、第二亚硝酸根离子传感器和第二COD传感器反馈的信息对污水提升泵、计量泵和质量流量计进行变频调节。
(三)有益效果
本发明提供了一种污水深度脱氮反应器。具备以下有益效果：
1、本发明通过布水器和顶部为锯齿状的环形出水堰对水体进行整流，在深度脱氮反应器设备本体底部和顶部分别形成布水区和清水区，优化水利结构，保证水流均匀通过深度脱氮反应器设备本体，降低脱氮反应器承受的冲击负荷，通过环状缓冲条和环形挡板对污水进行缓冲，降低环状载体内微生物母体受到的冲击，微生物母体产生的微生物通过多个环形管和承托层上的通孔均匀进入组合式填料，保证脱氮均匀性，微生物母体经过驯化及共生培养，休眠能力强，能够对污水中的硝态氮进行多酶体系协同处理，出水水质得到保障。
2、本发明通过配水系统和碳源投加系统向深度脱氮反应器设备本体内分别泵入污水和碳源，控制器通过第一硝酸根离子传感器、第一亚硝酸根离子传感器和第一COD传感器以及第二硝酸根离子传感器、第二亚硝酸根离子传感器和第二COD传感器反馈的信息对污水提升泵、计量泵和质量流量计进行变频调节，实现碳源的精准投加，有效防止COD超标和总氮超标。
3、本发明通过液位计配合控制器对蓄水罐内的液位高度进行检测，并通过检测结果对三通阀的状态进行调节，控制从集水罩流出的水体的走向，蓄水罐内的水能够作为碳源罐中碳源的溶剂，排水系统对水资源进行回收利用。
（发明人：王志伟;王武波;梁佶威;赵振宏;李可可;李丹;李宇霖）
